转体桥系杆施工方案上报.docx
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转体桥系杆施工方案上报
新建沪杭铁路客运专线
跨沪杭高速公路特大桥（88.8+160+88.8）m自锚上承式拱桥
系杆索施工方案
中铁十二局集团有限公司沪杭铁路客运专线四标项目经理部
二0一0年三月
目录
一、工程概况……………………………………………………………………2
二、设计概况……………………………………………………………………2
三、主要技术标准………………………………………………………………3
四、总体施工方案………………………………………………………………3
五、施工设备、劳力组织及工期安排…………………………………………4
六、临时系杆实施方案……………………………………………………………5
七、永久系杆实施方案……………………………………………………………9
八、运营阶段系杆索检查………………………………………………………16
九、施工质量保证措施…………………………………………………………16
十、施工安全保证措施…………………………………………………………17
跨沪杭高速公路特大桥
（88.8+160+88.8）m自锚上承式拱桥系杆索施工方案
一、编制依据
（一）、相关设计文件
1、《跨沪杭高速公路特大桥沪杭高速桥段（88+160+88）m上承式拱桥拱肋部分》（沪杭甬客专沪杭施工（桥）—04—03E）；
2、《跨沪杭高速公路特大桥沪杭高速桥段》（沪杭甬客专沪杭施工（桥）—04—03B）；
3、相关设计技术交底及设计文件审核记录答疑；
4、相关会议纪要。
（二）、现行施工技术指南及验收标准
1、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）；
2、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）。
（三）、施工现场总平面布置情况。
二、设计概况
沪杭客专跨高速公路特大桥在铁路里程DK59+075.555～DK59+413.555之间设计为一联（88.8+160+88.8）m自锚上承式拱桥，该桥采用转体施工工艺，转体前通过水平临时系杆平衡主拱推力，转体到位后进行边中跨合拢完成体系转换，最后通过设置永久系杆来平衡主拱的水平推力。
临时系杆索设计采用规格为55—φ15.2mm高强度、低松弛钢绞线，单边转体共设置6束；永久系杆索采用SSI2000型6—85无黏结高强、镀锌钢绞线斜拉索体系，可以实现系杆索的单根安装、单根张拉、单根换索，全桥共设置10束。
三、主要技术标准
（一）、临时系杆
临时系杆设计采用55φ15.2mm一束抗拉强度标准值fpk=1860MPa、E=1.95*105MPa的高强度低松弛钢绞线，其技术条件符合GB5224标准；锚固系统采用VSL公司生产的6—55型成套锚具，附加锚固夹片防松装置。
临时系杆锚下控制张拉应力1038.9MPa，张拉力8000KN。
（二）、永久系杆
永久系杆设计采用平行钢绞线系杆体系，每根系杆由85根φ15.2mm高强度低松弛镀锌涂油PE钢绞线组成，钢绞线抗拉强度标准值fpk=1860MPa，外包HDPE外防护套，防护套管内含分丝圈，两端采用VSLSSI2000系列单根锚定夹片式锚具。
无黏结钢绞线系杆索锚具符合国际FIB标准及GB/T14370—2007的有关技术条件要求，除具有可靠的锚固性能和足够的承载能力系外，其与无黏结钢绞线组成的系杆索具有足够的抗疲劳性能，尤其是低应力锚固状态下的疲劳性能。
系杆钢索有效张拉应力680MPa，单根钢绞线张拉索力95.2KN。
四、总体施工方案
按照设计要求，单边转体拱肋施工完成后，部分张拉拱肋内预应力索，拆除拱上悬臂端支架及拱脚7m范围内支架后进行临时系杆索LS1、LS2、LS3张拉。
临时系杆采用卷扬机整根穿束，单根张拉到位工艺，单根索锚下张拉控制应力1038.9MPa，张拉过程中保持左右腹板对称、同步，张拉完成后转体前逐个锚头安装防松装置，避免在转体过程中因震动引起的夹片脱落。
永久系杆S1、S2、S3在全桥合拢完成后进行张拉，系杆钢索有效张拉应力680MPa，采用单根等值张拉、整体调索工艺并辅以电子传感器保证施工过程中股内索力误差≤2%、成桥后股内索力误差≤1%的要求。
永久系杆索张拉完成后对锚头及钢索外部进行防腐处理，确保满足设计使用寿命要求。
五、施工设备、劳力组织及工期安排
（一）、施工设备
投入系杆施工的主要机具设备见表1。
主要机具设备表表1
序号
设备名称及型号
数量
单位
用途
1
YLDS160-150千斤顶
2
台
单根张拉
2
ZPE1300T千斤顶
4
台
整体调索
3
LD10墩头器
2
台
钢绞线墩头
4
夹片预压设备
2
台
夹片压紧
5
HDPE套管焊机
2
台
HDPE套管焊接
6
4L油泵
4
台
配套千斤顶
7
数显油表
4
块
配套千斤顶
8
磁通量传感器
20
套
单根索力监测
9
5t卷扬机
1
台
穿索
10
2t卷扬机
1
台
穿索
11
2t手拉葫芦
2
套
临时固定
12
切割机
2
台
钢绞线下料
13
高压注油泵
1
套
防腐油脂灌注
（二）、劳力组织
系杆索施工的劳力组织见表2。
施工劳力安排表表2
序号
人员
数量
职责
1
现场负责人
2
总体协调
2
技术管理人员
4
施工过程技术指导及监控
3
操作技术工人
12
索力控制、监测
4
普工
20
具体操作
5
合计
34
HDPE套管焊接
（三）、工期安排
系杆索施工的工期安排见表3。
系杆索工期安排表表3
序号
工序名称
工序时间（天）
作业起止时间
1
临时系杆下料、编束
6
2010.3.20～2010.3.25
2
临时系杆穿束、张拉
3
2010.4.1～2010.4.3
3
永久系杆锚具配套组装
10
2010.4.24～2010.5.3
4
永久系杆穿束、单根张拉
10
2010.5.4～2010.5.13
5
整根调索
5
2010.5.14～2010.5.18
6
防护系统组装、防腐处理
2
2010.5.19～2010.5.20
六、临时系杆实施方案
（一）、临时系杆索的布置
设计临时系杆索在锚固端布置见图1。
（二）、临时系杆索施工的主要内容及流程
临时系杆索施工内容主要包括钢绞线下料、穿束、张拉、安装防松装置以及转体就位全桥合拢完成后退索。
其施工工艺流程见图2。
图1：
临时系杆在锚固端布置图
图2：
临时系杆施工工艺流程
1、钢绞线下料
1.1下料长度计算
根据设计钢索长度及穿束工艺要求,计算下料长度L=L0+2*（L1+L2+L3）
其中:
L0为设计孔道长度，取15775cm；l1为工作锚环厚度，取17.5cm;
l2为千斤顶锚固需要长度，取80cm;L3为因穿束需要钢绞线端部焊接成整体后切除多余的热影响区长度，取100cm，合计计算下料长度L=15972.5cm。
1.2下料操作要求
1.2.1在拖放钢绞线前，在地面垫放木板或铺以塑料雨布，不能直接在水泥地面上拖拉钢绞线。
1.2.2量取下料长度后用砂轮切割机切断钢绞线。
2、编束
按照6-55型锚环设计的孔位布置对55根钢绞线进行编束，具体布置见图3。
图3：
6-55锚环孔位布置图
3、穿束
总体采用卷扬机整束穿束方案，首先将按照设计长度下好的钢索端部整体焊接成锥形，中心索适当超出锥面40cm，以便与牵引索连接。
具体操作注意事项如下：
3.1穿束前，首先检查锚环上的锚孔及预埋钢管内部是否有砂浆或其他杂物堵塞，确保穿索通道畅通无阻。
3.2先把5t卷扬机固定到准备穿索的箱梁一端，利用牵引索与待穿索相连，利用转向滑轮调整索的入孔方向，启动卷扬机把索体从管道一端牵引到另一端。
3.3移动卷扬机至下一道索位置，重复上述步骤，穿完所有即将张拉的纵向索。
穿束详见图4。
图4：
临时索穿束示意图
4、张拉及防松装置安装
临时系杆在拱肋及拱梁结合段施工完成后，拱上梁混凝土施工前张拉完成，临时系杆索总体采用单根张拉工艺。
具体操作要求如下：
4.1采用单根等值张拉工艺，借助于电子传感器对索力变化进行监测，确保每束中各股索力均匀。
4.2按照横截面左右两侧对称并基本同步的原则进行张拉，张拉过程中以锚下应力控制为主，以伸长量为辅进行校核。
4.3张拉至初始应力（设计张拉力的10%）测量并记录千斤顶活塞伸长量及夹片的内缩量后，分级增加油压，随时测量、记录伸长量并与理论值进行比较。
如出现异常，应及时停止，查找及分析原因。
4.4当伸长量较大时，应分多个行程进行张拉，每一轮的初始油压即为上一轮的最终油压。
4.5两端同时张拉时，应用对讲机随时保持联系，以保证同步并相加延伸量。
4.6如此循环的进行单根钢绞线张拉，直到全部钢绞线张拉结束。
4.7临时系杆索张拉完成后，在锚头位置安装防松装置，避免在转体过程中因震动引起夹片松动。
5、退索
全桥合拢完成后，张拉永久系杆索的同时进行临时系杆索的拆除。
5.1首先拆除防松装置，在锚头外安装退索支架。
5.2根据千斤顶的行程，分次加压、退夹片、卸压、安装夹片循环完成单根索的拆除。
5.3按照横截面左右两侧对称并基本同步的原则进行拆除。
5.4慢慢卸压，安装夹片，完成一次延伸量的退除。
5.5如此循环完成所有临时索的退除施工。
七、永久系杆实施方案
（一）、设计永久系杆索的组成
设计永久系杆索主要由自由段和锚固段两部分组成，其中自由段由组在一起且防腐、防机械损伤的钢绞线束外包HDPE管组成；锚固段由锚具把系杆自由段和锚固点连接起来，使其成为整体受力构件，并最终对其进行整体防护。
详见图5。
图5：
永久系杆索结构图
（二）、永久系杆索施工的主要内容及流程
永久系杆索施工内容主要包括HDPE外套管的预制、安装和焊接；锚具预制、锚具安装；单根钢绞线安装、张拉；索体最终组装等各施工内容。
其施工工艺流程见图6。
图6：
永久系杆施工工艺流程
（三）、永久系杆索安装工艺
1、HDPE套管焊接及安装
系杆索HDPE外护套管，设计采用双层同步挤压圆形截面高密度聚乙烯管，具有良好的抗老化寿命，外层管壁厚1.5mm，外径与壁厚比值为18。
采用现场焊接接长后卷扬机牵引就位的方法施工。
1.1首根管焊接前进行工艺试验，确定相关焊接参数，确保焊接接头处能够满足管本身横截面的屈服强度。
HDPE套管焊接施工工艺流程见图7。
图7：
HDPE套管焊接工艺流程
1.2焊接接头位置能够满足系杆索外套管热胀冷缩的需要。
1.3使用5吨卷扬机将焊接完成的HDPE管从一端向另一端牵引，边焊接边牵引直到一根系杆索的HDPE管长度满足施工要求;
2、分丝圈组拼
2.1分丝圈结构见图8。
图8：
分丝圈结构图
2.2分丝圈组拼
分丝圈在已经施工好的桥面上组装,首先在分丝圈的直径两端对称安装定位绳，定位绳采用带尺寸刻度的高强钢丝，准确测量系杆索下方预安装的滚轮脱架位置，按照实际位置对分丝圈的位置进行定位。
按照孔位编号进行85根引线的穿束定位，利用1.5吨卷扬机将组装完成的分丝圈用HDPE套管的一端牵引到另一端。
分丝圈组拼详见图9。
图9：
分丝圈组拼图
3、锚具安装及定位
永久系杆索锚具设计采用VSLDR6—85型锚具，其具体结构见图10。
图10：
锚具结构图
3.1首先利用3t手拉葫芦将锚具提升到预埋钢管位置，借助一单孔锚具、一根长6米的钢绞线，使导向管端部穿过锚垫板孔进入预埋钢管。
3.2根据锚具上的标记，检查1#钢绞线孔洞位，使1#钢绞线孔位处于安装的正确位置。
3.3安装半圆垫片上螺栓，使螺栓与锚垫板和半圆垫片上孔洞一一对应，2付半圆垫片应垂直放置在锚垫板上。
3.4锚具平贴在半圆垫片上表面时通过全牙螺栓将锚具固定在锚垫板上。
锚具安装工艺详见图11。
图11：
锚具安装图
4、穿束及张拉
4.1穿束
穿束前首先对盘卷的PE钢绞线进行端头去PE、切除外围钢丝、中心镦头处理。
通过空心螺丝和子弹头连接牵引线与待穿钢绞线，利用1.5t卷扬机慢速将钢绞线拖到另外一端锚头处，按照施工要求的长度（在钢绞线另一端计入预埋管长度、锚垫板厚度、半圆垫片厚度和锚环厚度、千斤顶工作长度所需要钢绞线预留长度）后切断钢绞线并去PE保护层，安装夹片做好张拉准备。
钢绞线安装见图12。
4.2张拉及索力控制
总体采用单根等值张拉工艺，首先根据设计索力要求、钢绞线实测截面积、弹性摸量、前后锚点坐标计算出每根索的张拉控制力，初张拉完成后对每索进行补偿张拉，确保一束中各股索力误差在±2%范围内，最后进行整体调索，确保整体索力与设计要求的索力误差在±2%范围内。
4.2.1首先对张拉所采用的ZPE15单孔千斤顶、数显油表进行标定，确保有效。
图12：
穿束示意图
4.2.2应用VSLSTRAN计算程序对每根索的理论张拉应力进行计算，确定各索中每根钢绞线的初张拉力，并在初张拉后单根索力的均衡性控制在±5%误差范围内。
4.2.3对单根钢绞线进行补偿张拉，确保调整后索力的均衡性控制在±2%误差范围内。
4.2.4索力检验
对整束索体抽取20%钢绞线进行索力检查。
通过此种方式，可以追溯整个施工过程中的实际索力，整束的索力为：
用经过精确标定的单孔千斤顶提升钢绞线，观察夹片，观察并记录油压表读数。
索力检查必须由具有丰富经验的操作技术人员进行。
首先安装限位圈、安装索力检查叉刀、安装索力检查专用千斤顶、开启油泵缓慢供油、通过限位圈观察夹片的松动、油压表数值稳定时的数值即为该根钢绞线的检查索力。
4.2.5夹片顶紧
为防止低应力锚固夹片的滑动，张拉端的夹片须采用专用千斤顶顶紧。
5、定位器的安装
首先将热膨胀管移至预埋钢管外2米左右并将其固定，用专用设备把钢绞线约束成六边形后安装定位器内圈，安装反力套箍并挤压内圈，使其进入定位器一定距离，用内六角扳手使定位器外圈膨胀与预埋管相接触后安装止动环，使HDPE热膨胀管就位。
定位器安装见图13
图13：
定位器安装示意图
6、防腐施工
相关配套装置安装完成后，对锚环与过渡管内密封圈之间灌注防腐油脂，锚固区钢绞线的密封通过过渡管末端的密封圈作为第一道屏障，而PE管内的填充油脂为第二道屏障。
最后在锚环上安装永久盖帽并有防腐油脂将盖帽填充密实，完成防腐施工。
防腐油脂灌注见图14。
图14：
防腐油脂灌注示意图
八、运营阶段系杆索检查
运营阶段系杆索体系的检查主要是索力的监测。
索力检测主要通过设置在每束系杆上的磁通量传感器来反映，必要时采用单孔千斤顶逐根提升钢绞线进行索力检测的方法，具体操作方法及要求为：
打开张拉端盖帽后除去钢绞线表面上防腐油脂，清理夹片上防腐油脂并安装限位圈，利用专用千斤顶张拉并观察夹片松动时的油压表数值，此数值即为该根钢绞线的检查索力。
九、施工质量保证措施
（一）、建立专项质量保证体系
针对系杆索施工的特殊性，成立专门的质量保证体系，具体见表4。
系杆索施工质量保证体系及人员分工表4
序号
职责范围
责任人
备注
1
总体技术、质量负责
贾优秀
2
现场施工组织负责
刘水田、赵克强
两个主墩各一人
3
进场施工人员质量专项培训
范恒波
4
技术交底、质量验收、记录
丁小军
5
现场旁站监督、跟班作业
安璐、何眼军
6
具体施工操作
陈勇
（二）、强化施工工艺保证质量
1、首先组织新进场操作人员进行培训，熟悉相关施工工艺、技术要求及质量标准，严格按照既定的施工方案及操作规程进行作业。
2、对于关键岗位的技术工人进行专项操作技能考核，确保HDPE管的焊接和安装、钢绞线去PE及镦头施工、系杆索的张拉、索力的调整操作人员胜任岗位并能够熟练操作。
3、所有投入施工的设备必须是合格的设备，千斤顶和数显油表必须经过标定且能正常使用，发现异常及时重新进行标定。
4、所有操作工人都有监督他人规范化施工、制止他人违反技术操作规程的行为以及拒绝接受违规指令的权利。
5、对施工实行自检、互检及质检员三级检查制度，层层把关。
6、现场技术人员加大旁站及跟班作业力度，确保监督到位。
7、认真填写施工记录及有关施工质量文件。
十、施工安全保证措施
（一）、系杆索施工主要危险源分析
通过对系杆索施工的主要作业工序进行分析，确定高处作业施工安全、系杆索千斤顶张拉操作、砂轮切割机下料操作以及其它专用设备的操作、施工用电为主要的危险源。
加强临边防护、配齐个人防护用品、按要求校核、按章操作、按章操作
（二）、施工安全具体保证措施
1、针对系杆索施工的特点，首先组织所有新进场操作人员进行安全知识培训，明确危险源及应对措施，严格按照相关要求进行操作。
2、对投入本工程的张拉千斤顶、油表、油泵、卷扬机、滑车、切割机等按照设备管理要求进行标定、检查，确保设备完好率及操作性能。
3、加强高处作业临边防护及施工平台周边防护，确保防护能够起到防高空坠落、防高空坠物的作用。
4、用砂轮切割机或磨光机切断或打磨钢绞线时，应戴防护眼镜，要特别注意防止砂轮片破碎飞片伤人，砂轮应先旋转后切割或打磨，操作者应偏离开切割片飞出的方向。
5、安装千斤顶、卷扬机、滑车等设备和机具时，应注意检查锚固点，确保牢靠。
6、张拉时，钢绞线束的轴向不得站人，操作人员不站在张拉系统的外侧，应靠近内侧站稳操作。
7、张拉油泵的安全阀应可靠，其最后可调压力不应超过油泵的额定压力。
8、耐油橡胶管的公称压力不得低于油泵的额定压力和实际工作的最大油压。
使用前应认真检查以确保油管无破损、接口无损伤、接口螺母已经旋紧。
不准在有油压的情况下进行检修。
9、电气线路及用电设备应有良好的接地保护。
应有漏电保护装置。
电气设备应绝缘良好。
10、所有操作工人都有监督他人安全文明施工、制止他人违反安全操作规程的行为以及拒绝接受违规指令的权利。
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